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木粉复合材料是以木材为主要原料,经过适当的处理使其与各种塑料通过不同的复合途径生成的高性能、高附加值的绿色环保复合材料。作为代塑、代木的最佳产品,木塑材料是真正的绿色产品,其意义不仅是变废为宝,更是契合了目前中国建设节约型社会的要求。它不仅能使农村的枯树枝树杈、植物秸秆等得到最充分的利用,增加农民的收入,同时有效降低了中国出口产品包装用材料多为天然木材所需的高昂费用。如果用于包装、园林、运输、室外产品,木塑复合材料可应用废旧塑料为原料,解决无法回收造成的污染的废旧塑料出路问题。
木塑复合材料的性能优势
PVC/木粉复合材料挤出微发泡制品兼有具比纯木材和塑料产品的更优良的性能,不仅性能达到了真正仿木的效果,而且其加工成本也比木制品低很多,它的产生给木制品行业带来了一次革命性的跨越,也塑料加工行业注入了新的血液和活力。
(1)木粉复合材料的表面经过处理后,能形成一层高分子膜覆在材料的表面,其吸水率要比材料本身小2%左右,防水性能要好于木材,而且能阻绝霉菌滋生,使木粉的防霉能力也得到了提高。
(2)木粉复合材料能根据要求制成各种形状和纹理的制品,外形美观无色差,材料利用率高,无加工剩余物,能回收再利用,是一种节能又环保的材料。
作为一种新型的木材替代品,它可以广泛应用于建筑装饰和包装等领域,绝大多数的室内外装饰建材均可用PVC来制造。PVC木塑彻底抛弃原木的缺点,改进了原木的不足,保留了原木特有的木质感。同时PVC木塑材料可根据不同木种和颜色生产出不同等级、不同规格、不同颜色的制品。由于生产过程采用挤出成型,可实现自动连续生产,长度任意裁定,这是原木所不能及的。PVC制品现已收到全球广泛的重视,被誉为绿色环保新型材料,具有广阔的发展前景。
试验
·木粉种类对材料性能的影响
在本实验中,采用了50目,80目,100目,120目的干燥木粉,在填充量为40份时与PVC基体复合,测试复合材料的冲击性能、熔融指数、热变形温度。一般来说,填料的颗粒粒径越小,假如它能分散的均匀,则填充材料的力学性能越好,但同时颗粒的粒径越小,要实现起均匀分散越困难,需要更多的助剂和更好的加工设备,而且颗粒越细所需要的加工费用越高,因此要根据需要选择适当粒径的填料。
一般情况下,当填料粒径较大时,填料在体系中的分散较困难,随粒径减小分散性提高,当粒径降到一定范围时,由于填料颗粒的团聚现象加剧,分散性也变差。
·木粉填充量对材料性能的影响
本实验通过分别加入10%NaOH浸泡的100目干燥木粉4克、8克、12克、16克以及其他助剂,再加入PVC树脂20克,密炼15分钟,温度要求达到178℃左右,得到的结果如下:
(1)随着木粉填充量的增加,复合材料的熔融指数降低, 聚合物流率的均匀性变差。
(2)随着木粉填充量的增加,复合材料的维卡软化点升高。木份颗粒属于天然高分子纤维,它是一种刚性材料,在高温下变形较小。当木份含量增加时,木粉在体系中的体积比升高,复合材料的刚性增大,模量升高。同时,PVC大分子链的各运动单元由于受到木粉颗粒的限制热运动能力变差,减少了PVC大分子链因温度升高而蜷曲的倾向,材料的粘度升高,材料的耐热变形能力提高。
(3)随着木粉填料量的增加,材料的冲击强度下降。原因是,作为分散相的木粉在基体中起到应力集中物的作用,它不会受力变形,也不能终止裂纹或产生银纹吸收冲击能,因此使填充体系的脆性增加。随着木粉填充量的增加,由于木粉密度低,填料所占据的体积比增大,同时木粉颗粒分散性变差,颗粒堆砌严重,不仅提供了更多的应力集中点,而且更严重地影响了作为主要受力部分的PVC基体的连续性,从而使复合材料的冲击强度下降。
结束语
PVC新材料的创新应用,必将带来巨大的商机,并将改变人们现有生活方式。木材节约和代用是发展循环经济、建设节约型社会的必然要求。我国木材综合利用率仅约为60%,而发达国家已经达到 80%以上。中国科技部门应加大对这种新型绿色材料的研发力度,扩大产学研合作,开发出更多具有高附加值的新产品,同时政府有关部门要在回收秸秆、废枝方面制定相关鼓励政策,引导企业绩极发展木粉复合材料,在推动回收初级原材料、木塑粒子生产、木塑制品制造上形成产业链。木粉复合材料的市场前景非常广阔。
(作者单位:长江大学化学与环境工程学院)
木塑复合材料的性能优势
PVC/木粉复合材料挤出微发泡制品兼有具比纯木材和塑料产品的更优良的性能,不仅性能达到了真正仿木的效果,而且其加工成本也比木制品低很多,它的产生给木制品行业带来了一次革命性的跨越,也塑料加工行业注入了新的血液和活力。
(1)木粉复合材料的表面经过处理后,能形成一层高分子膜覆在材料的表面,其吸水率要比材料本身小2%左右,防水性能要好于木材,而且能阻绝霉菌滋生,使木粉的防霉能力也得到了提高。
(2)木粉复合材料能根据要求制成各种形状和纹理的制品,外形美观无色差,材料利用率高,无加工剩余物,能回收再利用,是一种节能又环保的材料。
作为一种新型的木材替代品,它可以广泛应用于建筑装饰和包装等领域,绝大多数的室内外装饰建材均可用PVC来制造。PVC木塑彻底抛弃原木的缺点,改进了原木的不足,保留了原木特有的木质感。同时PVC木塑材料可根据不同木种和颜色生产出不同等级、不同规格、不同颜色的制品。由于生产过程采用挤出成型,可实现自动连续生产,长度任意裁定,这是原木所不能及的。PVC制品现已收到全球广泛的重视,被誉为绿色环保新型材料,具有广阔的发展前景。
试验
·木粉种类对材料性能的影响
在本实验中,采用了50目,80目,100目,120目的干燥木粉,在填充量为40份时与PVC基体复合,测试复合材料的冲击性能、熔融指数、热变形温度。一般来说,填料的颗粒粒径越小,假如它能分散的均匀,则填充材料的力学性能越好,但同时颗粒的粒径越小,要实现起均匀分散越困难,需要更多的助剂和更好的加工设备,而且颗粒越细所需要的加工费用越高,因此要根据需要选择适当粒径的填料。
一般情况下,当填料粒径较大时,填料在体系中的分散较困难,随粒径减小分散性提高,当粒径降到一定范围时,由于填料颗粒的团聚现象加剧,分散性也变差。
·木粉填充量对材料性能的影响
本实验通过分别加入10%NaOH浸泡的100目干燥木粉4克、8克、12克、16克以及其他助剂,再加入PVC树脂20克,密炼15分钟,温度要求达到178℃左右,得到的结果如下:
(1)随着木粉填充量的增加,复合材料的熔融指数降低, 聚合物流率的均匀性变差。
(2)随着木粉填充量的增加,复合材料的维卡软化点升高。木份颗粒属于天然高分子纤维,它是一种刚性材料,在高温下变形较小。当木份含量增加时,木粉在体系中的体积比升高,复合材料的刚性增大,模量升高。同时,PVC大分子链的各运动单元由于受到木粉颗粒的限制热运动能力变差,减少了PVC大分子链因温度升高而蜷曲的倾向,材料的粘度升高,材料的耐热变形能力提高。
(3)随着木粉填料量的增加,材料的冲击强度下降。原因是,作为分散相的木粉在基体中起到应力集中物的作用,它不会受力变形,也不能终止裂纹或产生银纹吸收冲击能,因此使填充体系的脆性增加。随着木粉填充量的增加,由于木粉密度低,填料所占据的体积比增大,同时木粉颗粒分散性变差,颗粒堆砌严重,不仅提供了更多的应力集中点,而且更严重地影响了作为主要受力部分的PVC基体的连续性,从而使复合材料的冲击强度下降。
结束语
PVC新材料的创新应用,必将带来巨大的商机,并将改变人们现有生活方式。木材节约和代用是发展循环经济、建设节约型社会的必然要求。我国木材综合利用率仅约为60%,而发达国家已经达到 80%以上。中国科技部门应加大对这种新型绿色材料的研发力度,扩大产学研合作,开发出更多具有高附加值的新产品,同时政府有关部门要在回收秸秆、废枝方面制定相关鼓励政策,引导企业绩极发展木粉复合材料,在推动回收初级原材料、木塑粒子生产、木塑制品制造上形成产业链。木粉复合材料的市场前景非常广阔。
(作者单位:长江大学化学与环境工程学院)